分享STM32H7外加电平转换芯片实现SDR50工作模式的硬件设计

yanteng328

这是单位中实际完成开发的一个项目，通过使用电平转换芯片NVT4858，最终基于STM32H7实现了SD卡SDR50工作模式。



NVT4858有QFN封装，因此对于焊接相对比较友好，不过需要注意的是NVT4858在HOST端的推荐电压不超过1.98V。因此，在实际的设计中，STM32H7的工作电压为1.8V，这样便与NVT4858相匹配。



根据SDIO的相关文档 Part1_Physical_Layer_Simplified_Specification_Ver9.00 中有关于设定SDIO进入UHS-I模式的要求，SD卡在上电后，IO电平需要为3.3V在发送ACMD41以及CMD11之后，如果卡满足要求方可进入1.8V模式。由于NVT4858不带有内部LDO，因此还需要通过配合LDO控制SDIO的电平。不过需要注意的是，3.3V和1.8V只是SD卡IO电压，SD卡的工作电压需要保持3.3V。另外，SD在进入1.8V模式之后，无法再通过CMD0进行复位到3.3V工作模式，只能通过断电再上电的方式进行。

Part1_Physical_Layer_Simplified_Specification的相关截图：

实际设计的LDO电路以及供电控制电路：

NVT4858 电路：

由STM32H7规格书中可以查询到1.8V工作电压下，在负载10PF的时候，最大输出频率为175MHz。NVT4858规格书中在HOST侧负载电容典型值7pF，不过考虑到走线等其他因为，SD卡最终工作频率为100Mhz，从而实现了SDR50工作模式。 SDIO UHS-I.pdf (139.36 KB, 下载次数: 1)

2023-8-29 14:13 上传

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NVT4858DS.pdf (634.43 KB, 下载次数: 1)

2023-8-29 14:13 上传

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eric2013

非常感谢楼主分享，楼主有批量测试文件读写速度没，可以做到多少

yanteng328

eric2013 发表于 2023-8-29 14:39
非常感谢楼主分享，楼主有批量测试文件读写速度没，可以做到多少

这个项目是给公司实现带FTP的bootload，由于软件是另外软件工程师开发的，再加上公司制度方面的原因，代码这边比较难发出来。
FTP内网下载我试过，如果是普通的SANDISK白卡，大概5M多一点，如果我是相机里面用的SANDISK Exterme Pro，大概6M-6.5M左右。
协议栈为了节约FLASH空间，用的是魔改的uip，实现了滑动窗口功能。
下载截图：

Ipref测速截图，因为加大了接收窗口，所以接收速度是可以做到基本跑满的。另外协议栈的发送部分了解到，配套最新的库实现的是类似cubeMX生成LWIP代码的零拷贝方式。不过H7的MAC带了TSO功能，但是看了下勘误手册，这方面似乎存在一些问题，所以还是没有用上去。如果可是实现TSO功能，那么发送的速度理论上还会再块一点点。

wanglehui_12

谢谢分享，这种1.8v的高速卡，也需要对应的SDXC控制器支持才行吧

之前评估过HPM Mini开发板子上的SD卡，确实很快，电平切换控制电路也比较简单

eric2013

yanteng328 发表于 2023-8-29 15:09
这个项目是给公司实现带FTP的bootload，由于软件是另外软件工程师开发的，再加上公司制度方面的原因，代 ...

感谢。

FTP就是这个速度，基本6MB左右。你的SD卡使用外置PHY芯片，后面你们可以测试下，速度可以非常快，几十MB问题不大。

eric2013

wanglehui_12 发表于 2023-8-29 17:34
谢谢分享，这种1.8v的高速卡，也需要对应的SDXC控制器支持才行吧

之前评估过HPM Mini开发板子上的SD卡， ...

这个是裸机测试速度吧，没有使用文件系统。

wanglehui_12

eric2013 发表于 2023-8-30 10:46
这个是裸机测试速度吧，没有使用文件系统。

是的，没用文件系统，仅测试块读写性能